DE2150885B1

DE2150885B1 - Kraftbetaetigtes Spannfutter fuer Drehmaschinen

Info

Publication number: DE2150885B1
Application number: DE19712150885D
Authority: DE
Inventors: Heinz Pohl; Josef Steinberger
Original assignee: Paul Forkardt GmbH and Co KG
Current assignee: Forkardt Deutschland GmbH
Priority date: 1971-10-13
Filing date: 1971-10-13
Publication date: 1973-03-08
Also published as: DE2150885C2; CH545157A; US3815929A

Description

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druckempfindlicher Werkstücke erzielt, sondern auch Außenspannung gemäß Fig. 1 ist es erforderlich,

die Möglichkeit geschaffen, die Spannkraft des eine zentripetal wirkende Spannkraft K zu erzeu-

Spannfutters den auf das jeweilige Werkstück ein- gen, wozu eine Bewegung der Zugstange 4 in Rich-

wirkenden und sich ändernden Zerspanungskräften tung des eingezeichneten Pfeiles erfolgt. Um eine derdurch eine Regelung des im Druckmittel herrschen- 5 artige Außenspannung zu erzielen, wird die Steuer-

den Druckes anzupassen, wobei gleichzeitig das leitung 6 a mit Druckmittel versorgt,

unterschiedliche Gewicht der verschiedenen im Da die auf die Spannbacken 3 b und 3 c einwir-

Spannfutter verwendbaren Spannbacken als Kenn- kende Fliehkraft F bei einer Außenspannung des

größe berücksichtigt werden kann. Werkstückes W der Spannkraft K entgegenwirkt,

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des io wird ein Großteil der durch den Druckmittelzylinder 5

erfindungsgemäßen Spannfutters, dessen Spannkraft aufgebrachten Spannkraft K bei hohen Drehzahlen

in Abhängigkeit von der Drehzahl geregelt wird, augehoben. Um dies zu vermeiden, wird an der elek-

schematisch dargestellt, und zwar zeigt ironischen Steuereinheit 8 eine Drucksteigerung ein-

Fig. 1 eine Seitenansicht eines für Außenspan- gestellt, die in Abhänggkeit von der durch den

nung verwendeten Spannfutters einschließlich der _i5 Drehzahlgeber 7 mitgeteilten Drehzahl der Spindel 2

zur Druckerzeugung und Druckregelung dienenden eine Verstellung des Druckregelventiles 10 dahin-

Aggregate, gehend bewirkt, daß der Spannkraftverlust durch

Fig. 2 ein Spannfutter gemäß Fig. 1, das jedoch eine Erhöhung des Druckes im Druckmittelzylinder 5

zur Innenspannung eines Werkstückes verwendet kompensiert wird,

wird, und zo Um die Druckveränderung im Druckmittelzylin-

Fig. 3 ein Diagramm der einstellbaren Kenn- der5 als Funktion der Drehzahl den unterschied-

linien. liehen Gegebenheiten anpassen zu können, kann die

Auf der schematischen Gesamtdarstellung gemäß Kennlinie der Druckveränderung in der elektroni-F i g. 1 ist ein Spindelkasten 1 einer im übrigen nicht sehen Steuereinheit 8 eingestellt werden. Durch diese dargestellten Drehmaschine mit einer Spindel 2 zu 25 Einstellung können unterschiedliche Gewichte der erkennen, an deren vorderem Flansch ein Spann- Aufsatzbacken 3 c, unterschiedliche, Backenstellunfutter 3 befestigt ist. Dieses Spannfutter 3 besitzt gen, verschiedenartige, sich auf die Fliehkraft auseinen Futterkörper 3 a, in dem Grundbacken 3 b ra- wirkende Futterkonstruktionen und die Art der Eindial verschiebbar geführt sind. Diese mit Aufsatz- spannung (Außenspannung oder Innenspannung) backen 3 c versehenen Grundbacken 3 b werden über 30 berücksichtigt werden. Außerdem ist es möglich, an Hebel mittels eines Futterkolbens 3 d verstellt, der der elektronischen Steuereinheit 8 den Mindestdruck durch eine Zugstange 4 betätigt wird. und die Drehzahl einzustellen, ab welcher die

Die Zugstange 4 erstreckt sich vom Futterkolben Druckregelung wirksam wird.

3 d des Spannfutters 3 durch die hohl ausgebildete Während für die voranstehend aufgezählten Fak-Spindel 2 bis zu einem Druckmittelzylinder5, mit ₃₅ toren für die in Fig. 1 dargestellte Außenspannung dessen Kolben 5 α sie verbunden ist. Der Druck- drei unterschiedliche, mit durchgezogenen Linien mittelzylinder 5 erhält das Druckmittel über ein fest- gezeichnete Kennlinien in dem Diagramm nach stehendes Druckmittelüberleitungsgehäuse 6, wel- F i g. 3 eingezeichnet sind, zeigt die mit gestrichelten ches mit Anschlüssen für zwei Druckmittelleitungen Linien eingezeichnete, fallende Kennlinie den Druck- 6 a und 6 b versehen ist. 40 verlauf für eine Verwendung des Spannfutters zur Der das Druckmittelüberleitungsgehäuse 6 tra- Innenspannung nach Fig. 2. Bei dieser Innenspangende Zapfen 6 c, welcher am Druckmittelzylinder 5 nung wirkt die auf die Spannelemente einwirkende befestigt ist und somit mit der Spindel 2 umläuft, ist Fliehkraft F spannkraftsteigernd, so daß mit steiüber das Druckmittelüberleitungsgehäuse 6 hinaus gender Drehzahl eine Minderung des Druckes im verlängert und trägt an seinem Ende einen Dreh- 45 Druckzylinders eintreten muß. Auch diese Druckzahlgeber 7. Dieser Drehzahlgeber 7 steht über eine minderung ist an der elektronischen Steuereinheit 8 Steuerleitung 8 α mit einer elektronischen Steuerein- einstellbar, wobei selbstverständlich wiederum verheit 8 in Verbindung, die wiederum über eine Steuer- schiedene Faktoren berücksichtigt werden können, leitung 8 b auf ein Druckregelventil 10 einwirkt, Die strichpunktierte Kennlinie zeigt eine stetige Anwelches innerhalb eines Pumpenaggregates 9 ange- 50 passung an die sich ändernden Gegebenheiten an. ordnet ist. Dieses Pumpenaggregat 9 besitzt eine Das voranstehend beschriebene und in der Zeichdurch einen Pumpenmotor 9 b angetriebene Pumpe nung dargestellte Ausführungsbeispiel dient ledig-

9 a, die das Druckmittel durch das Druckregelventil lieh zur Erläuterung des Erfindungsgedankens, der

10 und eine der beiden Druckmittelleitungen 6 α sowohl auf druckluftbetätigte als auch auf hydrau- oder 6 b dem Druckmittelzylinder 5 zuführt. Zur 55 lisch betätigte Spannfutter anwendbar ist. Eine entUmsteuerung des Kolbens 5 α des Druckmittelzylin- sprechende Ausführung kann auch bzw. zusätzlich ders 5 ist hinter dem Druckregelventil 10 ein Steuer- zur Spannkraftanpassung an sich ändernde Zerventil 9 c innerhalb des Pumpenaggregates 9 ange- spanungskräfte verwendet werden, wobei die Zerordnet; darüber hinaus ist an jeder Druckmittel- spanungskraft entweder mittels eines Kraftmessers leitung 6 α bzw. 6 b ein Druckwächter 9 b angebaut. 60 am Drehstahl oder mittels eines Drehmomentmes-

Zum Einspannen des Werkstückes W mittels einer sers an der Spindel gemessen werden kann.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

copy

Claims

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triebsdrehzahlen in einem unzulässig großen Maß Patentansprüche: vermindert wird und zu einer hohen Unfallgefahr

führt.

1 Kraftbetätigtes Spannfutter für Drehma- Um diese Nachteile der bekannten Spannfutter zu

schinen, insbesondere Mehrbackenfutter für 5 vermeiden, ist es bereits bekannt, Backenfutter mit druckempfindliche Werkstücke, mit einem zur Ausgleichgewichten zu versehen, die beispielsweise Erzeugung der Spannkraft mit dem Spannfutter über ein Hebelsystem jeder Spannbacke zugeordnet umlaufenden Druckmittelzylinder, dem das sind und die die Fliehkraft in gewissem Maße kom-Druckmittel unter regelbarem Druck über ein pensieren. Spannfutter dieser Art sind jedoch wegen Druckmittelüberleitungsgehäuse zuführbar ist, io der zusätzlichen Ausgleichgewichte kompliziert im dadurch gekennzeichnet, daß die Aufbau, teuer in der Fertigung, reparaturanfällig Spannkraft in Abhängigkeit von der auf die und beanspruchen schließlich einen verhältnismäßig Spannelemente (3 c) des Spannfutters (3) ein- großen Raum, so daß sie nicht für jede Drehwirkenden Fliehkraft und Zerspanungskraft re- maschine verwendbar sind,
gelbar ist. 15 Bei einem kraftbetätigten Spannfutter der eingangs

2. Spannfutter nach Anspruch 1, gekennzeich- beschriebenen Art ist es bereits bekannt, den Druck net durch einen proportional zur Drehzahl des des dem Druckmittelzylinder zugeführten Druck-Spannfutters (3) umlaufenden Drehzahlgeber (7), mittels zu verändern, um bei druckempfindlichen der über eine elektronische Steuereinheit (8) eine Werkstücken mit geringeren Spannkräften zu arbei-Druckregelung bewirkt. 20 ten. Eine Abhängigkeit der Druckregelung von der

3. Spannfutter nach Anspruch 1, gekennzeich- Fliehkraft und damit eine Berücksichtigung der der net durch einen Geber zur Aufnahme der Zer- Spannkraft entgegenwirkenden Kräfte ist bei dem spanungskraft oder des zur Zerspanung aufge- bekannten Spannfutter jedoch nicht vorgesehen,
wendeten Drehmoments, der über eine elektro- Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein nische Steuereinheit (8) eine Druckregelung be- as kraftbetätigtes Spannfutter der voranstehend bewirkt, schriebenen Art zu schaffen, das ohne zusätzliche

4. Spannfutter nach den Ansprüchen 1 bis 3, konstruktive Maßnahmen am Spannfutter eine mögdadurch gekennzeichnet, daß die elektronische liehst vollständige Kompensation der auf die Spann-Steuereinheit (8) ein Druckregelventil (10) beein- kraft einwirkenden Fliehkräfte und auch der Zerflußt, das innerhalb eines zur Erzeugung des 3° spanungskräfte ermöglicht, und zwar unabhängig Druckes im Druckmittelzylinder (5) dienenden davon, ob die Spannelemente zur Außen- oder In-Pumpenaggregates (9) angeordnet ist. nenspannung eines Werkstückes verwendet werden.

5. Spannfutter nach den Ansprüchen 1 bis 4, Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe ist dadurch gekennzeichnet, daß die Druckänderung dadurch gekennzeichnet, daß die Spannkraft in Abin Abhängigkeit von unterschiedlichen Kenngrö- 35 hängigkeit von der auf die Spannelemente des ßen einstellbar ist. Spannfutters einwirkenden Fliehkraft und Zerspanungskraft regelbar ist.

Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung

geschieht die Regelung entweder durch einen pro-

40 portional zur Drehzahl des Spannfutters umlaufenden Drehzahlgeber und/oder durch einen Geber zur Aufnahme der Zerspanungskraft oder des zur Zer-

Die Erfindung betrifft eine kraftbetätigtes Spann- spanung aufgewendeten Drehmoments, die über futter für Drehmaschinen, insbesondere Mehrbak- eine elektronische Steuereinheit eine Druckregelung kenfutter für druckempfindliche Werkstücke, mit 45 bewirken. Die elektronische Steuereinheit kann geeinem zur Erzeugung der Spannkraft mit dem maß einem weiteren Merkmal der Erfindung ein Spannfutter umlaufenden Druckmittelzylinder, dem Druckregelventil beeinflussen, das innerhalb eines das Druckmittel unter regelbarem Druck über ein zur Erzeugung des Druckes im Druckmittelzylinder Druckmittelüberleitungsgehäuse zugeführt wird. dienenden Pumpenaggregates angeordnet ist.

Auf die Spannelemente umlaufender Spannfutter 50 Um den unterschiedlichen Gegebenheiten bei der wirken mit steigender Drehzahl ansteigende Flieh- Außen- oder Innenspannung eines Werkstückes kräfte ein, die sich spannkraftmindernd auswirken. Rechnung zu tragen und unterschiedliche Konstruk-Um auch bei hohen Drehzahlen eine ausreichende tionen des jeweiligen Spannfutters berücksichtigen Spannkraft sicherzustellen, wird bereits während des zu können, ist gemäß einem weiteren Merkmal der Stillstandes des Spannfutters eine so hohe Spannkraft 55 Erfindung die Druckänderung in Abhängigkeit von erzeugt, daß trotz der Kraftminderung durch die unterschiedlichen Kenngrößen einstellbar. Als Kenn-FJiehkräfte bei hohen Betriebsdrehzahlen ein aus- größe kommt hierbei weiterhin das unterschiedliche reichender Rest an Spannkraft übrigbleibt. Gewicht unterschiedlicher Aufsatzbacken, die Futter-

Eine derartige Überhöhung der Spannkraft im größe und die Art der Spannfutterkonstruktion in Stillstand des Spannfutters birgt die Gefahr uner- 60 Frage. Hierbei ist der Druck bei stillstehender Spinwünschter Verformungen des eingespannten Werk- del entsprechend der erforderlichen Spannkraft einstückes in sich, insbesondere wenn es sich um druck- stellbar, wobei diesem Druck der geregelte Kompenempfindliche Werkstücke, wie beispielsweise dünn- sationsdruck durch Addition oder Subtraktion überwandige Rohrkörper handelt. Bei derartigen druck- lagert wird.

empfindlichen Werkstücken ist es deshalb häufig 65 Mit der Erfindung wird ohne konstruktive Vernotwendig, die im Stillstand des Spannfutters auf- änderung des kraftbetätigten Spannfutters nicht nur gebrachte Spannkraft herabzusetzen, wodurch die eine Kompensation der auf die Spannkraft einwir-Gefahr besteht, daß die Spannkraft bei hohen Be- kenden Fliehkräfte ermöglicht und eine Schonung